CN109406691B - 气体采样分离系统及气相色谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气体采样分离系统及气相色谱仪。气体采样分离系统包括采样气路、解吸气路以及分离气路，采样气路包括样气进气流路、与样气进气流路的输出端连通的富集解吸装置、与富集解吸装置的输出端连通的第一气路控制装置以及与第一气路控制装置的输出端连通的样气排气流路，解吸气路包括载气进气流路、与载气进气流路的输出端连通的富集解吸装置、与富集解吸装置的输出端连通的第一气路控制装置以及与第一气路控制装置的输出端连通的色谱分离装置，分离气路包括载气进气流路、与载气进气流路的输出端连通的第一气路控制装置以及与第一气路控制装置的输出端连通的色谱分离装置。本发明的气体采样分离系统能减少采样分离的时间。
Description
技术领域
本发明涉及气相色谱仪领域，特别地，涉及一种气体采样分离系统。此外，本发明还涉及一种包括上述气体采样分离系统的气相色谱仪。
背景技术
目前对空气中的挥发性有机物监测的适用性比较好的就是气相色谱法。所以很多厂家纷纷投入对气相色谱仪的研发。
为了满足测量的时效性和准确性，要求1小时测量一个数据，1小时内有效采样时间不小于45分钟。由于空气中的挥发性有机物的浓度低，所以需要先进行富集采样45分钟以上，然后再进行色谱分离。由于挥发性有机物的色谱分离时间需要30分钟~60分钟，因此一个周期需要1h~2h。
发明内容
本发明提供了一种气体采样分离系统及气相色谱仪，以解决采样分离时间长，不具有时效性的问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供了一种气体采样分离系统，包括用于对样气进行富集采样的采样气路、用于对富集的样气进行解吸的解吸气路以及用于对解吸的样气进行色谱分离的分离气路，采样气路包括用于样气进气的样气进气流路、与样气进气流路的输出端连通并用于对样气进行富集或解吸的富集解吸装置、与富集解吸装置的输出端连通并用于控制气路通断的第一气路控制装置以及与第一气路控制装置的输出端连通并用于样气排气的样气排气流路，解吸气路包括用于载气进气的载气进气流路、与载气进气流路的输出端连通的富集解吸装置、与富集解吸装置的输出端连通的第一气路控制装置以及与第一气路控制装置的输出端连通并用于对样气进行色谱分离的色谱分离装置，分离气路包括载气进气流路、与载气进气流路的输出端连通的第一气路控制装置以及与第一气路控制装置的输出端连通的色谱分离装置，第一气路控制装置控制采样气路和分离气路同时处于连通状态，以使富集采样和色谱分离同时进行。
进一步地，第一气路控制装置采用六通阀，六通阀的a接头与样气排气流路的输入端连通，六通阀的b接头与样气进气流路的输出端连通，六通阀的c接头与富集解吸装置的输入端连通，六通阀的d接头与色谱分离装置的输入端连通，六通阀的e接头与载气进气流路的输出端连通，六通阀的f接头与富集解吸装置的输出端连通。
进一步地，样气排气流路上设有第一质量流量控制器、与第一质量流量控制器的输出端连通的第一电磁阀以及与第一电磁阀的输出端连通的抽气泵。
进一步地，载气进气流路上设有第二气路控制装置、与第二气路控制装置的输出端连通的电子压力控制器以及与电子压力控制器的输出端连通的第二电磁阀。
进一步地，样气排气流路上设有第三电磁阀，第二气路控制装置通过气阻与第三电磁阀连通，样气进气流路上设有过滤器和第四电磁阀，第四电磁阀与用于载气排气的载气排气流路连通，以使载气进气流路、样气排气流路、第一气路控制装置、富集解吸装置、样气进气流路以及载气排气流路构成反吹气路。
进一步地，第二气路控制装置通过第五电磁阀与第一气路控制装置连通，以利用载气控制第一气路控制装置。
进一步地，富集解吸装置包括用于对样气进行富集或解吸的富集管和用于对富集管进行散热的第一风扇；色谱分离装置包括用于对样气进行色谱分离的色谱柱和用于对色谱柱进行散热的第二风扇。
本发明另一方面提供了一种气相色谱仪，包括用于燃气进气的燃气进气流路、用于助燃气进气的助燃气进气流路、与燃气进气流路和助燃气进气流路的输出端分别连通的火焰离子化检测器以及上述的气体采样分离系统，气体采样分离系统的色谱分离装置与火焰离子化检测器连通。
进一步地，燃气进气流路上设有第二质量流量控制器，助燃气进气流路上设有第三质量流量控制器，燃气进气流路上设有与第二质量流量控制器的输出端连通的第六电磁阀，气体采样分离系统的载气进气流路上设有第七电磁阀，第六电磁阀与第七电磁阀连通，以使第二质量流量控制器的输出端与气体采样分离系统的第二气路控制装置的输入端连通。
进一步地，燃气进气流路上设有三通阀，气体采样分离系统的第二气路控制装置通过第四质量流量控制器和第八电磁阀与三通阀连通。
本发明具有以下有益效果：
本发明的气体采样分离系统，包括采样气路、解吸气路以及分离气路。采样气路包括样气进气流路、富集解吸装置、第一气路控制装置以及样气排气流路。进行富集采样时，样气从样气进气流路流入富集解吸装置，样气中的挥发性有机物在富集解吸装置内富集，然后样气通过第一气路控制装置从样气排气流路排出。解吸气路包括载气进气流路、富集解吸装置、第一气路控制装置以及色谱分离装置。进行解吸时，载气从载气进气流路流入富集解吸装置，富集解吸装置将富集的挥发性有机物解吸出来，载气携带解吸出来的挥发性有机物通过第一气路控制装置流入色谱分离装置。分离气路包括载气进气流路、第一气路控制装置以及色谱分离装置。进行色谱分离时，载气持续从载气进气流路流入第一气路控制装置，然后载气流入色谱分离装置以便对挥发性有机物进行色谱分离。通过第一气路控制装置控制采样气路和分离气路同时处于连通状态，可以使富集采样和色谱分离同时进行，减少采样分离的时间，满足测量时效性的要求。富集采样和色谱分离同时进行，即在本次富集采样开始时就进行上一次样气的色谱分离，在本次色谱分离的过程中同时进行下一次样气的富集采样。本发明的气体采样分离系统可以保证采样时间大于45分钟，而且能保证在1小时内测量一个数据。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的气体采样分离系统的流路示意图；
图2是本发明优选实施例的气相色谱仪的流路示意图。
附图标记说明：
1、样气进气流路；11、过滤器；12、第四电磁阀；21、富集管；22、第一风扇；3、第一气路控制装置；4、样气排气流路；41、第一质量流量控制器；42、第一电磁阀；43、抽气泵；44、第三电磁阀；5、载气进气流路；51、第二气路控制装置；52、电子压力控制器；53、第二电磁阀；54、气阻；55、第五电磁阀；56、第七电磁阀；57、第四质量流量控制器；58、第八电磁阀；61、色谱柱；62、第二风扇；7、载气排气流路；8、燃气进气流路；81、第二质量流量控制器；82、第六电磁阀；83、三通阀；9、助燃气进气流路；91、第三质量流量控制器；10、火焰离子化检测器。
实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明优选实施例的气体采样分离系统的流路示意图；图2是本发明优选实施例的气相色谱仪的流路示意图。
如图1所示，本实施例的气体采样分离系统，包括用于对样气进行富集采样的采样气路、用于对富集的样气进行解吸的解吸气路以及用于对解吸的样气进行色谱分离的分离气路，采样气路包括用于样气进气的样气进气流路1、与样气进气流路1的输出端连通并用于对样气进行富集或解吸的富集解吸装置、与富集解吸装置的输出端连通并用于控制气路通断的第一气路控制装置3以及与第一气路控制装置3的输出端连通并用于样气排气的样气排气流路4，解吸气路包括用于载气进气的载气进气流路5、与载气进气流路5的输出端连通的富集解吸装置、与富集解吸装置的输出端连通的第一气路控制装置3以及与第一气路控制装置3的输出端连通并用于对样气进行色谱分离的色谱分离装置，分离气路包括载气进气流路5、与载气进气流路5的输出端连通的第一气路控制装置3以及与第一气路控制装置3的输出端连通的色谱分离装置，第一气路控制装置3控制采样气路和分离气路同时处于连通状态，以使富集采样和色谱分离同时进行。本发明的气体采样分离系统，包括采样气路、解吸气路以及分离气路。采样气路包括样气进气流路1、富集解吸装置、第一气路控制装置3以及样气排气流路4。进行富集采样时，样气从样气进气流路1流入富集解吸装置，样气中的挥发性有机物在富集解吸装置内富集，然后样气通过第一气路控制装置3从样气排气流路4排出。解吸气路包括载气进气流路5、富集解吸装置、第一气路控制装置3以及色谱分离装置。进行解吸时，载气从载气进气流路5流入富集解吸装置，富集解吸装置将富集的挥发性有机物解吸出来，载气携带解吸出来的挥发性有机物通过第一气路控制装置3流入色谱分离装置。分离气路包括载气进气流路5、第一气路控制装置3以及色谱分离装置。进行色谱分离时，载气持续从载气进气流路5流入第一气路控制装置3，然后载气流入色谱分离装置以便对挥发性有机物进行色谱分离。通过第一气路控制装置3控制采样气路和分离气路同时处于连通状态，可以使富集采样和色谱分离同时进行，减少采样分离的时间，满足测量时效性的要求。富集采样和色谱分离同时进行，即在本次富集采样开始时就进行上一次样气的色谱分离，在本次色谱分离的过程中同时进行下一次样气的富集采样。本发明的气体采样分离系统可以保证采样时间大于45分钟，而且能保证在1小时内测量一个数据。可选地，第一气路控制装置3采用多通阀。可选地，载气采用氮气或氦气。
如图1所示，本实施例中，第一气路控制装置3采用六通阀，六通阀的a接头与样气排气流路4的输入端连通，六通阀的b接头与样气进气流路1的输出端连通，六通阀的c接头与富集解吸装置的输入端连通，六通阀的d接头与色谱分离装置的输入端连通，六通阀的e接头与载气进气流路5的输出端连通，六通阀的f接头与富集解吸装置的输出端连通。样气进气流路1和载气进气流路5均通过第一气路控制装置3与富集解吸装置连通，可以减少管路使用，便于对气路进行集中控制。
如图1所示，本实施例中，样气排气流路4上设有第一质量流量控制器41、与第一质量流量控制器41的输出端连通的第一电磁阀42以及与第一电磁阀42的输出端连通的抽气泵43。第一质量流量控制器41可以测量和控制样气的流量，实现恒流采样，抽气泵43可以提高样气的流量，便于样气更快地在富集解吸装置内富集。
如图1所示，本实施例中，载气进气流路5上设有第二气路控制装置51、与第二气路控制装置51的输出端连通的电子压力控制器52以及与电子压力控制器52的输出端连通的第二电磁阀53。第二气路控制装置51可以形成多条载气流路，以将载气用于不同的用途。电子压力控制器52可以保证载气流量的稳定，提高火焰离子化检测器10的精度和稳定性。可选地，第二气路控制装置51采用多通阀。
如图1所示，本实施例中，样气排气流路4上设有第三电磁阀44，第二气路控制装置51通过气阻54与第三电磁阀44连通，样气进气流路1上设有过滤器11和第四电磁阀12，第四电磁阀12与用于载气排气的载气排气流路7连通，以使载气进气流路5、样气排气流路4、第一气路控制装置3、富集解吸装置、样气进气流路1以及载气排气流路7构成反吹气路。切换第三电磁阀44，载气从载气进气流路5流入样气排气流路4，再流入第一气路控制装置3，然后流入富集解吸装置并通过第四电磁阀12流入载气排气流路7。载气可以将富集解吸装置内的氧气和水分吹扫干净。气阻54可以控制载气的流量，以便将富集解吸装置内的氧气和水分吹扫干净。过滤器11可以除去样气中的杂质，便于样气更好地在富集解吸装置内富集。
如图1所示，本实施例中，第二气路控制装置51通过第五电磁阀55与第一气路控制装置3连通，以利用载气控制第一气路控制装置3。第一气路控制装置3采用气控阀，第二气路控制装置51通过第五电磁阀55与第一气路控制装置3连通，载气从第二气路控制装置51通过第五电磁阀55流入第一气路控制装置3，以控制第一气路控制装置3来控制气路的通断。
如图1所示，本实施例中，富集解吸装置包括用于对样气进行富集或解吸的富集管21和用于对富集管21进行散热的第一风扇22。富集管21保持常温状态时，挥发性有机物在富集管21内被吸附。将富集管21迅速升温到260℃，可以将吸附的挥发性有机物解吸出来。解吸完成后，第一风扇22可以使富集管21快速散热。可选地，色谱分离装置包括用于对样气进行色谱分离的色谱柱61和用于对色谱柱61进行散热的第二风扇62。将色谱柱61逐步升温，使载气持续流入色谱柱61，以使挥发性有机物在色谱柱61内进行分离。分离完成后，第二风扇62可以使色谱柱61快速散热。
如图2所示，本发明的优选实施例还提供了一种气相色谱仪，包括用于燃气进气的燃气进气流路8、用于助燃气进气的助燃气进气流路9、与燃气进气流路8和助燃气进气流路9的输出端分别连通的火焰离子化检测器10以及上述的气体采样分离系统，气体采样分离系统的色谱分离装置与火焰离子化检测器10连通。燃气从燃气进气流路8流入火焰离子化检测器10，助燃气从助燃气进气流路9流入火焰离子化检测器10，燃气和助燃气在火焰离子化检测器10内燃烧产生火焰，载气从色谱分离装置携带挥发性有机物流入火焰离子化检测器10后，挥发性有机物在火焰的高温作用下产生化学电离，通过火焰离子化检测器10测量离子流得到挥发性有机物的量。可选地，燃气进气流路8通过燃气瓶提供燃气。可选地，助燃气进气流路9通过助燃气瓶提供助燃气。可选地，载气进气流路5通过载气瓶提供载气。可选地，燃气采用氢气。可选地，助燃气采用空气。
如图2所示，本实施例中，燃气进气流路8上设有第二质量流量控制器81，助燃气进气流路9上设有第三质量流量控制器91，燃气进气流路8上设有与第二质量流量控制器81的输出端连通的第六电磁阀82，气体采样分离系统的载气进气流路5上设有第七电磁阀56，第六电磁阀82与第七电磁阀56连通，以使第二质量流量控制器81的输出端与气体采样分离系统的第二气路控制装置51的输入端连通。燃气和助燃气的流量大小会影响火焰离子化检测器10的灵敏度，第二质量流量控制器81可以测量和控制燃气的流量，第三质量流量控制器91可以测量和控制助燃气的流量，提高火焰离子化检测器10的灵敏度。第六电磁阀82与第七电磁阀56连通，使第二质量流量控制器81的输出端与第二气路控制装置51的输入端连通，即燃气进气流路8与载气进气流路5连通。通过关闭第三电磁阀44、第二电磁阀53以及第八电磁阀58，使载气进气流路5封闭。打开第二质量流量控制器81，切换第六电磁阀82和第七电磁阀56，使燃气从燃气进气流路8流入载气进气流路5。如果第二质量流量控制器81没有流量，则表示载气进气流路5的气密性完好。如果第二质量流量控制器81有流量，则表示载气进气流路5有漏气，需要进行维护。保证载气进气流路5的气密性完好可以确保测量结果的稳定性，确保气相色谱仪测量的稳定性和准确性。气密性检测操作方便，可以增强气相色谱仪的适用性，避免安装调试时繁琐的气密性检测，避免流路多次拆卸后的漏气影响气相色谱仪的性能。
如图2所示，本实施例中，燃气进气流路8上设有三通阀83，气体采样分离系统的第二气路控制装置51通过第四质量流量控制器57和第八电磁阀58与三通阀83连通。第四质量流量控制器57、第八电磁阀58以及三通阀83使第二气路控制装置51的输出端与火焰离子化检测器10的输入端连通，即载气进气流路5与火焰离子化检测器10连通。当色谱柱61采用毛细柱时，毛细柱可以通过的载气的流量太低，满足不了火焰离子化检测器10的灵敏度要求，通过载气进气流路5与火焰离子化检测器10直接连通，保证火焰离子化检测器10的灵敏度达到要求。第四质量流量控制器57可以测量和控制载气的流量，保证载气的流量达到要求。可选地，第四质量流量控制器57可以替换为限流孔。
具体实施时，提供一种气体采样分离系统。
采样时，第一气路控制装置3的b接头和c接头连通，a接头和f接头连通，d接头和e接头连通。抽气泵43将样气从样气进气流路1抽入到第一气路控制装置3的b接头，然后样气被抽入到富集管21并流向抽气泵43。此时，富集管21保持常温状态，挥发性有机物在富集管21内被吸附。
采样完成后，切换第三电磁阀44，载气从第一气路控制装置3的a接头流向f接头，再反向流入富集管21并流向载气排气流路7，将富集管21内的氧气和水分吹扫干净。
吹扫完成后，将富集管21迅速升温到260℃，将富集管21吸附的挥发性有机物解吸出来。此时，切换第五电磁阀55，利用载气控制第一气路控制装置3，使第一气路控制装置3的e接头和f接头连通，c接头和d接头连通。载气从载气进气流路5流入到第一气路控制装置3的e接头，再通过f接头反向流入富集管21，将挥发性有机物带到色谱柱61。
分离时，将色谱柱61逐步升温，切换第五电磁阀55，利用载气控制第一气路控制装置3，使第一气路控制装置3的b接头和c接头连通，a接头和f接头连通，d接头和e接头连通。载气持续从载气进气流路5流入到第一气路控制装置3的e接头，再通过d接头流入色谱柱61，使挥发性有机物在色谱柱61内进行分离。此时，采样气路也处于连通状态，可以同时进行富集采样和色谱分离。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气体采样分离系统，包括用于对样气进行富集采样的采样气路、用于对富集的样气进行解吸的解吸气路以及用于对解吸的样气进行色谱分离的分离气路，其特征在于，
所述采样气路包括用于样气进气的样气进气流路(1)、与所述样气进气流路(1)的输出端连通并用于对样气进行富集或解吸的富集解吸装置、与所述富集解吸装置的输出端连通并用于控制气路通断的第一气路控制装置(3)以及与所述第一气路控制装置(3)的输出端连通并用于样气排气的样气排气流路(4)，
所述解吸气路包括用于载气进气的载气进气流路(5)、与所述载气进气流路(5)的输出端连通的所述富集解吸装置、与所述富集解吸装置的输出端连通的所述第一气路控制装置(3)以及与所述第一气路控制装置(3)的输出端连通并用于对样气进行色谱分离的色谱分离装置，
所述分离气路包括所述载气进气流路(5)、与所述载气进气流路(5)的输出端连通的所述第一气路控制装置(3)以及与所述第一气路控制装置(3)的输出端连通的所述色谱分离装置，
所述第一气路控制装置(3)控制所述采样气路和所述分离气路同时处于连通状态，以使富集采样和色谱分离同时进行。
2.根据权利要求1所述的气体采样分离系统，其特征在于，
所述第一气路控制装置(3)采用六通阀，所述六通阀的a接头与所述样气排气流路(4)的输入端连通，所述六通阀的b接头与所述样气进气流路(1)的输出端连通，所述六通阀的c接头与所述富集解吸装置的输入端连通，所述六通阀的d接头与所述色谱分离装置的输入端连通，所述六通阀的e接头与所述载气进气流路(5)的输出端连通，所述六通阀的f接头与所述富集解吸装置的输出端连通。
3.根据权利要求1所述的气体采样分离系统，其特征在于，
所述样气排气流路(4)上设有第一质量流量控制器(41)、与所述第一质量流量控制器(41)的输出端连通的第一电磁阀(42)以及与所述第一电磁阀(42)的输出端连通的抽气泵(43)。
4.根据权利要求1所述的气体采样分离系统，其特征在于，
所述载气进气流路(5)上设有第二气路控制装置(51)、与所述第二气路控制装置(51)的输出端连通的电子压力控制器(52)以及与所述电子压力控制器(52)的输出端连通的第二电磁阀(53)。
5.根据权利要求4所述的气体采样分离系统，其特征在于，
所述样气排气流路(4)上设有第三电磁阀(44)，所述第二气路控制装置(51)通过气阻(54)与所述第三电磁阀(44)连通，
所述样气进气流路(1)上设有过滤器(11)和第四电磁阀(12)，所述第四电磁阀(12)与用于载气排气的载气排气流路(7)连通，
以使所述载气进气流路(5)、所述样气排气流路(4)、所述第一气路控制装置(3)、所述富集解吸装置、所述样气进气流路(1)以及所述载气排气流路(7)构成反吹气路。
6.根据权利要求4所述的气体采样分离系统，其特征在于，
所述第二气路控制装置(51)通过第五电磁阀(55)与所述第一气路控制装置(3)连通，以利用载气控制所述第一气路控制装置(3)。
7.根据权利要求1所述的气体采样分离系统，其特征在于，
所述富集解吸装置包括用于对样气进行富集或解吸的富集管(21)和用于对所述富集管(21)进行散热的第一风扇(22)；
所述色谱分离装置包括用于对样气进行色谱分离的色谱柱(61)和用于对所述色谱柱(61)进行散热的第二风扇(62)。
8.一种气相色谱仪，其特征在于，
包括用于燃气进气的燃气进气流路(8)、用于助燃气进气的助燃气进气流路(9)、与所述燃气进气流路(8)和所述助燃气进气流路(9)的输出端分别连通的火焰离子化检测器(10)以及权利要求1～7任一项所述的气体采样分离系统，
所述气体采样分离系统的色谱分离装置与所述火焰离子化检测器(10)连通。
9.根据权利要求8所述的气相色谱仪，其特征在于，
所述燃气进气流路(8)上设有第二质量流量控制器(81)，所述助燃气进气流路(9)上设有第三质量流量控制器(91)，
所述燃气进气流路(8)上设有与所述第二质量流量控制器(81)的输出端连通的第六电磁阀(82)，所述气体采样分离系统的载气进气流路(5)上设有第七电磁阀(56)，
所述第六电磁阀(82)与所述第七电磁阀(56)连通，以使所述第二质量流量控制器(81)的输出端与所述气体采样分离系统的第二气路控制装置(51)的输入端连通。
10.根据权利要求8所述的气相色谱仪，其特征在于，
所述燃气进气流路(8)上设有三通阀(83)，所述气体采样分离系统的第二气路控制装置(51)通过第四质量流量控制器(57)和第八电磁阀(58)与所述三通阀(83)连通。
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